توضیحات

پروژه شبیه سازی و سیمولینک متلب کنترل سرعت و جریان موتور جریان مستقیم DC تغذیه شونده با مبدل چاپر یا برشگر(chopper) همراه تکنیک مدولاسیون پهنای پالس(PWM)

Name: پروژه شبیه سازی و سیمولینک متلب کنترل سرعت و جریان موتور جریان مستقیم DC تغذیه شونده با مبدل چاپر یا برشگر(chopper) همراه تکنیک مدولاسیون پهنای پالس(PWM)
SKU: 6278
Price: 350000 IRT
Availability: InStock

موتورهای DC:

موتورهای DC دارای کاربردهای وسیعی در سیستم‌های صنعتی و ابزارهای نظامی می‌باشند. این کاربردها متنوع بوده، از حرکت دقیق وکنترل موقعیت ربات‌ها تا کنترل دبی یک پمپ را شامل می-شوند‌. در این بین موتورهای DC با تحریک جداگانه، به دلیل امکان کنترل مستقل شار و گشتاور از نقطه نظر کنترل سرعت و موقعیت، نقش ارزنده‌ای را ایفا می‌کنند.

روش های مختلفی برای کنترل موتور جریان مستقیم DC در دسترس است. مدارهای مختلف ساخته شده برای این منظور معرفی شده‌اند و نشان داده شده است مناسبترین روش جهت کنترل، استفاده از چاپر یا برشگر(chopper) همراه تکنیک مدولاسیون پهنای پالس (PWM ) است.

در بسیاری از کاربردهای صنعتی نیاز به تبدیل یک منبع DC با ولتاژ ثابت به یک منبع DC با ولتاژ متغیر می باشد. چاپر DC وسیله ای است که مستقیما DC را به DC تبدیل می کند و با نام مبدل DC به DC نیز شناخته می شود. چاپر را می توان معادل DC یک ترانسفورماتور AC با نسبت حلقه های قابل تغییر به صورت پیوسته درنظرگرفت. مشابه ترانسفورماتور، چاپر می تواند جهت افزایش یا کاهش پله ای ولتاژ منبع DC به کارگرفته شود. چاپرها به صورت گسترده برای کنترل موتور در اتومبیل های الکتریکی، چنگال های بالابرنده، حفر معدن و غیره به کار می روند. از مشخصات آنها، کنترل دقیق شتاب، بازده بالا و پاسخ دینامیکی سریع می باشد. چاپرها در رگولاتورهای ولتاژ DC نیز استفاده می شوند و به همراه یک سلف به منظور ایجاد یک منبع جریان DC خصوصا برای اینورتر منبع جریان نیز به کار می روند. با گسترش کاربرد رگولاتورهای DC و نیاز به سطوح ولتاژ بالاتر، مبدل های چند طبقه مورد توجه قرار گرفته اند. مبدل های چند طبقه نیازمند ساختار کنترلی پیچیده تر هستند. کنترل کننده های کلاسیک بر اساس شرایط کار نامی طراحی می شوند. به طور معمول، مبدل در معرض اغتشاش، عدم یکنواختی منبع ورودی، تغییرات ناگهانی بار خروجی و دیگر عدم قطعیت ها می باشد که باعث تغییر نقاط کار نامی مبدل می گردند. کنترل کننده های کلاسیک نمی توانند پاسخ مناسبی برای نقاط کار متعدد داشته باشند؛ پس به کنترل کننده های مقاوم و کارآمدتر نیاز است.

موتورهای جریان مستقیم(DC) از دیرباز در کلیة صنایع مورد استفاده قرار گرفته اند. از مهمترین ویژگی این موتورها، پایدار بودن مشخصه سرعت – گشتاور با کلیه بارها است به طوریکه ایجاد آشفتگی در سیستم موتور و بار باعث تغییر سرعت نمی شود. موتورهای DC گشتاور راه اندازی بسیار بالایی دارند و در کاربردهایی که به تغيير و تنظیم دقیق سرعت، چرخش در جهت های مختلف ، عمل ترمزی و یا راه اندازی مکرر نیاز باشد مورد استفاده قرار می گیرند. اگرچه اخیرا با پیشرفت صنعت نیمه هادی و کامپیوتر موتورهای AC بدلیل ارزان بودن و عدم نیاز به نگهداری مورد توجه قرار گفته اند ولی روش های کنترل سرعت برای موتورهای DC به مراتب ارزانتر، آسانتر و کم حجم ترند و تقریبا در تمامی محدوده سرعت قابلیت کنترل سرعت وجود دارد. حال آنکه کنترل سرعت در موتور AC نیازمند الگوریتم های پیچیده کنترل، استفاده از مدل مرجع دقیق، کنترل میدان چرخشی، استفاده از روش های تخمینی و درنتیجه کنترل دقیق ولتاژ، جریان و فرکانس است. ضمن آنکه برای کنترل هر موتور احتیاج به پارامترهای دقیق همان ماشین است. از این رو امروزه موتورهای DC نقش مهمی در دنیای صنعتی ایفا می کند. برای کنترل موتورهای الکتریکی DC می توان از چاپر و یا یکسو کننده های کنترل شده (مبدل ac به dc) استفاده نمود. چاپرها هارمونی کمتری نسبت به یکسوکننده های کنترل شده به منبع منتقل می کنند و ضریب استفاده قدرت برای آنها واحد است. همچنین بعلت بالا بودن فرکانس در آنها، ریپل جريان موتور کمتر شده، تلفات و مشکلات کموتاسیون در موتور کاهش می یابد.

در این پروژه به کنترل موتورهای DC با استفاده از چاپر(Chopper) همراه تکنیک مدولاسیون پهنای پالس(PWM) پرداخته می‌شود.

در موتورهای DC امکان تغيير و تنظیم دقیق سرعت وجود دارد و موتور به راحتی در جهت های مختلف راه اندازی می شود. عموما موتورهای DC عبارتند از : موتور با تحریک جداگانه – موتور شنت – موتور سری و موتور کمپوند با شنت بلند. در موتور با تحریک جداگانه، ولتاژ آرمیچر و میدان بطور مستقل از یکدیگر می توانند کنترل شوند و در موتور شنت ، آرمیچر و میدان به پتانسيل يكسانی وصل می شوند و با وارد نمودن مقاومت بطور مناسبی می توان جریان میدان و یا ولتاژ آرمیچر را کنترل نمود البته این روش دارای راندمان کمی است و توصیه نمی شود در موتور سری جریان میدان با جریان آرمیچر برابر است. از اینرو فلوی میدان تابعی از جریان آرمیچر است در موتور کمپوند با شنت بلند، نیروی الکترو موتوری میدان سری تابعی از جریان آرمیچر و در جهت نیروی الکترو موتوری میدان موازی است.

روش های کنترل سرعت موتور DC:

سرعت را می توان به طرق زیر کنترل نمود:

۱- کنترل ولتاژ آرمیچر

۲ – کنترل فلوی میدان

٣- کنترل مقاومت آرمیچر

کنترل ولتاژ آرمیچر:

در صورتیکه ولتاژ آرمیچر کاهش یابد، جریان آرمیچر و گشتاور موتور کاهش می یابد. مادامیکه گشتاور موتور کمتر از گشتاور بار باشد سرعت موتور کم می شود و سرانجام گشتاور موتور با گشتاور بار برابر شده، سرعت موتور ثابت می شود. اگر ولتاژ آرمیچر افزایش یابد، جريان آرمیچر و گشتاور موتور افزایش می یابد و سرعت موتور و E بنحوی افزایش می یابند که گشتاور بار و موتور برابر گردند. از مزایای این روش ثابت بودن شیب و مشخصات منحنی سرعت – گشتاور در سرعت های مختلف است. در این روش حداکثر جریان آرمیچر و نتیجتا حداکثر گشتاور موتور در تمامی سرعت ها ثابت می ماند. و سرعت موتور از سرعت نامی به پایین قابل کنترل است. در حین افزایش و یا کاهش ولتاژ آرمیچر، بایستی ولتاژ به آرامی تغییر داده شود زیرا در غیر اینصورت جریان عبوری از آرمیچر بسیار زیاد خواهد بود و باعث آسیب کموتاتور می گردد. ولتاژ dc متغير جهت تغير ولتاژ آرمیچر را به روشهای زیر تهیه می شود.

۱- یکسو کنندهای کنترل شده ( مبدل ac به dc)

۲ – چاپر (مبدل dc به dc)

شرح پروژه:

در این پروژه شبیه سازی و سیمولینک متلب کنترل سرعت و جریان موتور جریان مستقیم DC تغذیه شونده با مبدل چاپر یا برشگر(chopper) همراه تکنیک مدولاسیون پهنای پالس(PWM) انجام شده است.